Ácidos, bases, pH, pKa e

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Ácidos, bases, pH, pKa e tampões biológicos 
Processos Biológicos 
Caroline da Guarda 
caroline.guarda@unifacs.br 
Objetivos de aprendizagem 
• Descrever as propriedades gerais dos ácidos e bases. 
• Conceituar pH e pKa. 
• Descrever o mecanismo de funcionamento dos tampões 
biológicos. 
ÁGUA 
Processos Biológicos 
Caroline da Guarda 
caroline.guarda@unifacs.br 
ÁGUA 
• Substância mais abundante nos sistemas 
vivos – 70% do peso 
• Fórmula química: H2O 
• *Primeiro organismo surgiu em meio 
aquoso 
• ~40% da água é intracelular 
• ~60% da água é extracelular (líquidos) 
• *Pequena quantidade é transcelular (entre 
as células e tecidos) 
ÁGUA 
• Muitos componentes produzidos no corpo e que são dissolvidos em água contém grupos 
químicos que agem como ácidos ou bases, recebendo ou liberando íons de hidrogênio 
 
 
 
 
• CONTROLE DA ÁGUA E DO HIDROGÊNIO = HOMEOSTASE 
Isso torna a água 
um solvente tão 
universal! 
PONTES DE HIDROGÊNIO NA e DA ÁGUA 
• Molécula da água é dipolar: forma pontes de hidrogênio com outras substâncias 
– Água se comporta como solvente 
• *Dessa forma, as moléculas de água formam pontes de hidrogênio com elas mesmas 
Ponte de hidrogênio: interação não-covalente, 
fraca entre o hidrogênio de uma molécula e o 
átomo mais eletronegativo da molécula 
aceptora 
PONTES DE HIDROGÊNIO NA e DA ÁGUA 
• Molécula da água é dipolar: forma pontes de hidrogênio com outras substâncias 
– Água se comporta como solvente 
• *Dessa forma, as moléculas de água formam pontes de hidrogênio com elas mesmas 
Ponte de hidrogênio: interação não-covalente, 
fraca entre o hidrogênio de uma molécula e o 
átomo mais eletronegativo da molécula 
aceptora 
Dipolos 
ÁCIDOS E BASES (E ÁGUA) 
Processos Biológicos 
Caroline da Guarda 
caroline.guarda@unifacs.br 
H+ 
OH- 
H+ 
H+ 
OH- 
OH- 
H3O
+ 
H3O
+ 
H+ H3O
+ 
H2O
 H2O
 
H2O
 
H+ OH- 
ÁCIDOS E BASES 
Ácidos 
• Compostos que doam um íon hidrogênio 
(H+) para uma solução 
Bases 
• Compostos que captam íons hidrogênio 
(Ex.: OH-) 
 
Definição de Brønsted-Lowry 
ÁCIDOS E BASES 
Ácidos 
• Compostos que doam um íon hidrogênio 
(H+) para uma solução 
Bases 
• Compostos que captam íons hidrogênio 
(Ex.: OH-) 
 
Definição de Brønsted-Lowry 
Íon hidrônio H3O
+ 
Hidroxil 
O pH DA ÁGUA/ IONIZAÇÃO DA ÁGUA 
• A água pura é levemente ionizada 
• A dissociação das moléculas da água em H+ e OH- é muito leve, e a concentração [H+] de 
íons hidrogênio na água pura é = 0,0000001 M ou 10-7 mol/L, portanto: 
 
 
 
 
 
 
 
• 𝐾𝑑 = 𝐻+ [𝑂𝐻−]
[𝐻
2
𝑂]
 
Os colchetes “[ ]” significam concentração. 
Ex.: [10M] significa que a concentração é 10 Molar. 
pH = Potencial hidrogeniônico, ou concentração de 
íons H+ 
O pH DA ÁGUA/ IONIZAÇÃO DA ÁGUA 
• A água pura é levemente ionizada 
• A dissociação das moléculas da água em H+ e OH- é muito leve, e a concentração [H+] de 
íons hidrogênio na água pura é = 0,0000001 M ou 10-7 mol/L, portanto: 
 
 
 
 
 
 
 
• 𝐾𝑑 = 𝐻+ [𝑂𝐻−]
[𝐻
2
𝑂]
 
Os colchetes “[ ]” significam concentração. 
Ex.: [10M] significa que a concentração é 10 Molar. 
pH = Potencial hidrogeniônico, ou concentração de 
íons H+ 
pH da água 
 
 
Kd = constante de 
dissociação 
Vou ter que “decorar” esse tanto de fórmula? 
 
Eu nem lembro mais calcular log #tenso 
 
Aimeudeus que difícil 
 
Repete, pró! 
Esta Foto de Autor Desconhecido está licenciado em CC BY 
https://pt.globalvoices.org/2017/10/08/se-quer-entender-o-brasil-conheca-os-seus-memes/
https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/
ESCALA DE pH 
ESCALA DE pH 
pH da água: neutro 
[H+] = [OH-] 
Ácido 
Básico 
pH E HOMEOSTASIA 
Abaixo de 
7,5 
Acidose 
pH normal 
do sangue 
7,5 
Acima de 
7,5 Alcalose 
Já vimos isso antes 
ÁCIDOS FORTES E FRACOS 
• *Ácido fraco: Se dissocia de 
forma limitada na água, 
formando: H+ (íon hidrogênio) + 
Base (Componente aniônico) 
 
• *Geralmente, ácidos orgânicos 
são fracos 
 
Metabolismo 
aeróbico da glicose 
Metabolismo 
anaeróbico da glicose 
Ácido Carbônico Ácido Lático 
Ácido Sulfúrico 
Ácido Fosfórico 
Corpos Cetônicos Ácidos 
Oxidação de Amino ácidos 
Sulfurados 
Oxidação incompleta de 
ácidos graxos 
Hidrólise das fosfoproteínas e nucleoproteínas 
Durante o metabolismo, o corpo produz diversos ácidos que aumentam a concentração 
de íons hidrogênio e reduzem o pH: 
O que a alteração de pH pode causar? 
Acidose (ou acidemia) 
• Condição onde o pH do sangue está 
abaixo de 7,35 
Alcalose (ou alcalemia) 
• Condição onde o pH do sangue está 
maior que 7,45 
TAMPÕES 
Processos Biológicos 
Caroline da Guarda 
caroline.guarda@unifacs.br 
TAMPÕES 
• O que é um tampão? 
– R: Os tampões consistem em um ácido 
fraco e sua base conjugada e fazem com 
que uma solução resista a alterações de 
pH quando íons hidrogênio ou íons 
hidróxido são adicionados 
 
 
 
 
• pKa = pH onde 50% da dissociação 
aconteceu 
TAMPÕES 
• O que é um tampão? 
– R: Os tampões consistem em um ácido 
fraco e sua base conjugada e fazem com 
que uma solução resista a alterações de 
pH quando íons hidrogênio ou íons 
hidróxido são adicionados 
 
 
 
 
• pKa = pH onde 50% da dissociação 
aconteceu 
Em solução, o ácido acético é 
um ácido fraco: 
 
 
 
 
TAMPÕES 
• O que é um tampão? 
– R: Os tampões consistem em um ácido 
fraco e sua base conjugada e fazem com 
que uma solução resista a alterações de 
pH quando íons hidrogênio ou íons 
hidróxido são adicionados 
 
 
 
 
• pKa = pH onde 50% da dissociação 
aconteceu 
Em solução, o ácido acético é 
um ácido fraco: 
 
 
 
 
TAMPÕES 
• O que é um tampão? 
– R: Os tampões consistem em um ácido 
fraco e sua base conjugada e fazem com 
que uma solução resista a alterações de 
pH quando íons hidrogênio ou íons 
hidróxido são adicionados 
 
 
 
 
• pKa = pH onde 50% da dissociação 
aconteceu 
Em solução, o ácido acético é 
um ácido fraco: 
 
 
 
 
TAMPÕES 
• O que é um tampão? 
– R: Os tampões consistem em um ácido 
fraco e sua base conjugada e fazem com 
que uma solução resista a alterações de 
pH quando íons hidrogênio ou íons 
hidróxido são adicionados 
 
 
 
 
• pKa = pH onde 50% da dissociação 
aconteceu, ou seja, onde a molécula atua 
REALMENTE como um tampão 
Em solução, o ácido acético é 
um ácido fraco: 
 
 
 
 
Tampão: pH varia pouco ou não varia 
ÁCIDOS METABÓLICOS E TAMPÕES 
• Por que tampões são importantes? 
– R: Em média por dia são produzidos 22 mEq de ácido no corpo. Até ser eliminado, todo 
esse ácido precisa ser tamponado 
 
 
• pH sangue = 7,36~7,44 
• pH intracelular = 7,1 (6,9-7,4) 
• pH compatível com a vida = 6,8-7,8 
TAMPÃO BICARBONATO 
• Maior fonte de ácido metabólico no corpo é o gás CO2: produzido principalmente pelo ciclo 
de Krebs 
 
• 𝐶𝑂2 +𝐻2𝑂 
𝐴𝑛𝑖𝑑𝑟𝑎𝑠𝑒 𝐶𝑎𝑟𝑏ô𝑛𝑖𝑐𝑎
 𝐻2𝐶𝑂3 𝐻𝐶𝑂3
− + 𝐻+ 
 
 
Ácido carbônico 
Bicarbonato 
[CO2] > 500x maior que ácido carbônico, portanto 
ele é frequentemente resposto 
TAMPÃO BICARBONATO 
• Maior fonte de ácido metabólico no corpo é o gás CO2: produzido principalmente pelo ciclo 
de Krebs 
 
• 𝐶𝑂2 +𝐻2𝑂 
𝐴𝑛𝑖𝑑𝑟𝑎𝑠𝑒 𝐶𝑎𝑟𝑏ô𝑛𝑖𝑐𝑎
 𝐻2𝐶𝑂3 𝐻𝐶𝑂3
− + 𝐻+ 
 
 
Ácido carbônico 
Bicarbonato 
 
 
 
 
Principal ácido 
produzido no 
corpo, ao 
mesmo que é 
seu próprio 
tampão 
 
 
Sistema tampão 
 
Enzima que catalisa 
a reação 
[CO2] > 500x maior que ácido carbônico, portanto 
ele é frequentemente resposto 
TAMPÃO BICARBONATO 
 
 
• 𝐶𝑂2 +𝐻2𝑂 
𝐴𝑛𝑖𝑑𝑟𝑎𝑠𝑒 𝐶𝑎𝑟𝑏ô𝑛𝑖𝑐𝑎
 𝐻2𝐶𝑂3 𝐻𝐶𝑂3
− + 𝐻+ 
 
 
Ácido carbônico 
Bicarbonato 
 
 
 
 
Principal ácido 
produzido no 
corpo, ao 
mesmo que é 
seu próprio 
tampão 
 
 
Sistema tampão 
 
Enzima que catalisa 
a reação 
O CO2 dissolvido nos tecidos está em equilíbrio com 
o CO2 nos alvéolos pulmonares = A disponibilidade 
de CO2 muda de acordo com a respiração 
BICARBONATO E HEMOGLOBINA 
• O CO2 da respiraçãotambém se difunde para os eritrócitos, que são ricos em anidrase 
carbônica e converte rapidamente em H2CO3 e HCO3
- e H+ 
 
 
 
 
 
 
 
• A medida que o eritrócito se aproxima do pulmão, a direção da reação se modifica 
• A respiração contribui com a regulação do pH (Eixo respiração/pH é sensível) 
 
Tamponado pela 
hemoglobina 
Transportado para fora do 
eritrócito em troca de Cl- 
pH INTRACELULAR 
Ânions fosfato (H2PO4
-) Proteínas 
HIDROGÊNIO, AMÔNIA e ÍONS FOSFATO URINÁRIO 
• Ácidos não-voláteis: eliminados através da 
urina sob a forma de ácido não-dissociado 
– Tamponam a urina (pH =5,5-7,0). 
 
– Quais são esses ácidos não-voláteis? 
– R: Íons fosfato e amônio, ácido úrico, 
ácido cítrico e ácido sulfúrico. 
• Íons amônio (NH4
+) fazem o principal 
tamponamento da urina 
• (Base) NH3 amônia 
– NH3 + H
+ NH4
+ 
 
Referências 
https://pt.khanacademy.org/ 
https://pt.khanacademy.org/
https://pt.khanacademy.org/